JP4271703B2 - Near-field probe using SOI substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
Near-field probe using SOI substrate and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4271703B2 JP4271703B2 JP2006330733A JP2006330733A JP4271703B2 JP 4271703 B2 JP4271703 B2 JP 4271703B2 JP 2006330733 A JP2006330733 A JP 2006330733A JP 2006330733 A JP2006330733 A JP 2006330733A JP 4271703 B2 JP4271703 B2 JP 4271703B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer pattern
- silicon layer
- oxide layer
- hole
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 57
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 50
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 107
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 107
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 107
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 33
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Substances CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 241000293849 Cordylanthus Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000004651 near-field scanning optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/18—SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
- G01Q60/22—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/873—Tip holder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/875—Scanning probe structure with tip detail
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
- Y10S977/875—Scanning probe structure with tip detail
- Y10S977/878—Shape/taper
Description
本発明は、SOI基板を用いた近接場探針(near−field optical probe)及びその製造方法に関し、より詳細には、近接場走査光学顕微鏡や近接場光情報保存装置に適用される近接場探針及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a near-field optical probe using an SOI substrate and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a near-field probe applied to a near-field scanning optical microscope and a near-field light information storage device. The present invention relates to a needle and a manufacturing method thereof.
近接場走査光学顕微鏡は、入射光源の回折限界より精密な光分解能で試料の光学的特性を調べるのに用いられる。ここで使われる近接場探針としては、光ファイバ型の近接場探針とカンチレバー型の近接場探針とがある。 A near-field scanning optical microscope is used to examine the optical characteristics of a sample with a light resolution that is more accurate than the diffraction limit of an incident light source. The near field probe used here includes an optical fiber type near field probe and a cantilever type near field probe.
近接場光情報保存装置は、近接場探針を利用して光記録マークの大きさを記録光源の回折限界未満に縮めて高密度光情報保存に利用する。 The near-field light information storage device uses a near-field probe to reduce the size of the optical recording mark to less than the diffraction limit of the recording light source and use it for high-density optical information storage.
そして、近接場走査光学顕微鏡や近接場光情報保存装置に利用される近接場探針は、シリコン基板に製造されるカンチレバー型やスライド型の近接場探針と、光ファイバ型の近接場探針とに区別できる。シリコン基板に製造される近接場探針は、機械的にさらに安定し、かつ量産に容易であるという長所がある。 The near-field probe used in the near-field scanning optical microscope and the near-field light information storage device includes a cantilever-type and slide-type near-field probe manufactured on a silicon substrate, and an optical fiber-type near-field probe. And can be distinguished. A near-field probe manufactured on a silicon substrate has an advantage that it is more mechanically stable and easy to mass-produce.
シリコン基板を利用した近接場探針の製造方法は、既存の原子顕微鏡用探針の製造工程と一部共通的な製造工程を使用するが、大きい相違点は、チップの先端で近接場が発生するように、アパーチュアが形成しなければならないということである。このような相違により、近接場探針の製造方法は、原子顕微鏡探針の製造方法に比べて製造工程が難しくて製造工程手順が複雑である。 The near-field probe manufacturing method using a silicon substrate uses a part of the manufacturing process common to the existing atomic microscope probe manufacturing process, but the major difference is that a near-field is generated at the tip of the chip. This means that the aperture must be formed. Due to such differences, the manufacturing method of the near-field probe is more difficult and the manufacturing process procedure is complicated than the manufacturing method of the atomic microscope probe.
特に、シリコン基板を利用する場合、アパーチュアが形成されたチップの製造工程と、チップを備えたカンチレバーアームの製造工程とを結合するのに技術的な問題がある。また、シリコン基板を利用する場合、チップエッジのアパーチュアの大きさを、ナノメートル領域で再現性あるように調節し難いという問題がある。 In particular, when a silicon substrate is used, there is a technical problem in coupling a manufacturing process of a chip in which an aperture is formed and a manufacturing process of a cantilever arm including the chip. In addition, when a silicon substrate is used, there is a problem that it is difficult to adjust the size of the chip edge aperture so as to be reproducible in the nanometer range.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、単一シリコン基板を利用せずにSOI(Silicon On Insulator)基板を基に製造された近接場探針を提供するところにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a near-field probe manufactured based on an SOI (Silicon On Insulator) substrate without using a single silicon substrate. There is to offer.
また、本発明の目的は、SOI基板を利用してアパーチュアが形成されたチップの製造工程と、チップを備えたカンチレバーアームの製造工程とを容易に結合できる近接場探針の製造方法を提供するところにある。 Another object of the present invention is to provide a manufacturing method of a near-field probe that can easily combine a manufacturing process of a chip formed with an aperture using an SOI substrate and a manufacturing process of a cantilever arm provided with the chip. By the way.
上述した技術的課題を達成するために、本発明の近接場探針は、SOI基板の下部シリコン層で形成され、前記下部シリコン層の一側に貫通ホールを有するカンチレバーアーム支持部を備えている。 In order to achieve the above-described technical problem, a near-field probe according to the present invention includes a cantilever arm support portion formed of a lower silicon layer of an SOI substrate and having a through hole on one side of the lower silicon layer. .
さらに、本発明の近接場探針は、前記下部シリコン層の上面に支持されつつ、前記貫通ホールより小さなホールをいずれも有するSOI基板の接合酸化層パターン及び上部シリコン層パターンと、該上部シリコン層パターン上に前記ホールに合せて先端部にアパーチュアを持つチップを備えるシリコン酸化層パターンと、前記シリコン酸化層パターン上に前記アパーチュアを埋め込めずに形成された透光防止層とから形成されるカンチレバーアームとを備えている。前記チップは、円錐形や放物線形に構成する。前記アパーチュアは、前記SOI基板の上側に突き出ていることが望ましい。 Furthermore, the near-field probe of the present invention includes a bonding oxide layer pattern and an upper silicon layer pattern of an SOI substrate that are supported on the upper surface of the lower silicon layer and have both holes smaller than the through holes, and the upper silicon layer. A cantilever arm formed of a silicon oxide layer pattern including a chip having an aperture at the tip portion in accordance with the hole on the pattern, and a light transmission preventing layer formed without embedding the aperture on the silicon oxide layer pattern And. The tip is conical or parabolic. It is desirable that the aperture protrudes above the SOI substrate.
また、本発明の近接場探針の製造方法は、まず、下部シリコン層上に第1ホールを有する接合酸化層パターンを形成する。次に、前記第1ホール及び接合酸化層パターン上に上部シリコン層を形成してSOI基板を完成する。次に、前記第1ホールの上部に形成された上部シリコン層にチップ構造物を形成する。次に、前記チップ構造物の外部表面及び上部シリコン層上にカンチレバーアームを構成するシリコン酸化層パターン及び上部シリコン層パターンを順次に形成する。次に、前記カンチレバーアーム支持部を構成する前記下部シリコン層の背面にエッチングマスク層パターンを形成する。次に、前記エッチングマスク層パターンを、エッチングマスクを用いて、前記下部シリコン層及び前記第1ホール上の前記チップ構造物内の上部シリコン層パターンをエッチングして、前記接合酸化層パターンを露出する貫通ホールと前記貫通ホールより小さな第2ホール内で先端部にアパーチュアを有するチップを形成する。次に、前記アパーチュアを埋め込めずに、前記シリコン酸化層パターン上に透光防止層を形成する。 In the manufacturing method of the near-field probe of the present invention, first, a junction oxide layer pattern having a first hole is formed on the lower silicon layer. Next, an upper silicon layer is formed on the first hole and the junction oxide layer pattern to complete an SOI substrate. Next, a chip structure is formed on the upper silicon layer formed on the first hole. Next, a silicon oxide layer pattern and an upper silicon layer pattern constituting a cantilever arm are sequentially formed on the outer surface of the chip structure and the upper silicon layer. Next, an etching mask layer pattern is formed on the back surface of the lower silicon layer constituting the cantilever arm support. Next, the etching mask layer pattern is used to etch the lower silicon layer and the upper silicon layer pattern in the chip structure on the first hole to expose the bonding oxide layer pattern. A chip having an aperture at the tip is formed in the through hole and the second hole smaller than the through hole. Next, a light transmission preventing layer is formed on the silicon oxide layer pattern without embedding the aperture.
これにより、本発明は、前記下部シリコン層の上面に支持されつつ、前記貫通ホールより小さな第2ホールをいずれも有する上部シリコン層パターン及び接合酸化層パターンと、前記第2ホールに合せて先端部にアパーチュアを有するチップを備えるシリコン酸化層パターン及び前記透光防止層とから形成される前記カンチレバーアームを形成する。 Accordingly, the present invention provides an upper silicon layer pattern and a junction oxide layer pattern each having a second hole smaller than the through hole while being supported on the upper surface of the lower silicon layer, and a tip portion corresponding to the second hole. The cantilever arm is formed of a silicon oxide layer pattern including a chip having an aperture and an anti-translucent layer.
前記チップ構造物は、前記上部シリコン層の一部分にシリコン窒化層パターンを形成し、前記シリコン窒化層パターンをマスクとして、前記上部シリコン層をウェットエッチングして、円錐形や放物線形に形成する。 In the chip structure, a silicon nitride layer pattern is formed on a part of the upper silicon layer, and the upper silicon layer is wet-etched using the silicon nitride layer pattern as a mask to form a conical shape or a parabolic shape.
前記カンチレバーアームを構成するシリコン酸化層パターン及び上部シリコン層パターンは、前記チップ構造物を有する上部シリコン層を酸化させて、前記チップ構造物の外部表面及び上部シリコン層上にシリコン酸化層を形成し、前記シリコン酸化層及び上部シリコン層をパターニングして形成する。 The silicon oxide layer pattern and the upper silicon layer pattern constituting the cantilever arm oxidize the upper silicon layer having the chip structure to form a silicon oxide layer on the outer surface and the upper silicon layer of the chip structure. The silicon oxide layer and the upper silicon layer are formed by patterning.
前記貫通ホールと、第2ホール及びチップの形成は、前記エッチングマスク層パターンを、エッチングマスクを用いて、前記下部シリコン層をエッチングして、前記接合酸化層パターンを露出する貫通ホールを形成し、前記接合酸化層パターンを、エッチングマスクを用いて、前記第1ホール上の前記チップ構造物内の上部シリコン層パターンをエッチングして得られる。 The through hole, the second hole and the chip are formed by etching the lower silicon layer using the etching mask layer pattern and an etching mask to form a through hole exposing the bonding oxide layer pattern, The bonding oxide layer pattern is obtained by etching the upper silicon layer pattern in the chip structure on the first hole using an etching mask.
以上のような本発明の近接場探針は、SOI基板を基にしてチップがSOI基板の上側に突き出て構成される。また、本発明の近接場探針は、アパーチュアが形成されたチップの製造工程とチップを備えたカンチレバーアームの製造工程とを容易に結合できる。 The near-field probe of the present invention as described above is configured such that the chip protrudes above the SOI substrate based on the SOI substrate. In addition, the near-field probe of the present invention can easily combine a manufacturing process of a chip in which an aperture is formed and a manufacturing process of a cantilever arm provided with the chip.
本発明の近接場探針は、SOI基板を基にして製造される。これにより、本発明の近接場探針は、SOI基板の下部シリコン層でカンチレバーアーム支持部を構成し、SOI基板の接合酸化層パターン及び上部シリコン層パターン、上部シリコン層パターン上に形成され、アパーチュアを有するチップを備えるシリコン酸化層パターン、及び前記シリコン酸化層パターン上に形成された透光防止層でカンチレバーアームを構成する。 The near-field probe of the present invention is manufactured based on an SOI substrate. Accordingly, the near-field probe of the present invention forms a cantilever arm support portion with the lower silicon layer of the SOI substrate, and is formed on the junction oxide layer pattern, the upper silicon layer pattern, and the upper silicon layer pattern of the SOI substrate. A cantilever arm is composed of a silicon oxide layer pattern including a chip having a chip and a light transmission preventing layer formed on the silicon oxide layer pattern.
このように本発明の近接場探針は、チップがSOI基板の上側、すなわち、上部を向かうように構成して、チップが測定しようとする試料との衝突を防止できる。 As described above, the near-field probe of the present invention is configured such that the tip faces the upper side, that is, the upper side of the SOI substrate, and can prevent the tip from colliding with the sample to be measured.
さらに、本発明の近接場探針の製造方法は、チップがSOI基板の上側、すなわち、上部に向かうように形成しつつも、アパーチュアが形成されたチップの製造工程と、チップを備えるカンチレバーアームの製造工程とを容易に結合できる。 Furthermore, the manufacturing method of the near-field probe of the present invention includes a manufacturing process of a chip in which an aperture is formed while the chip is formed so as to face the upper side of the SOI substrate, that is, an upper part, and a cantilever arm including the chip. The manufacturing process can be easily combined.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下に例示する本発明の実施形態は、色々な他の形態に変形され、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態に具現できる。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。図面で膜または領域の大きさまたは厚さは、明細書の明確性のために誇張されたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The embodiments of the present invention exemplified below are modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described later, and can be embodied in various different forms. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the size or thickness of the film or region is exaggerated for clarity.
まず、図14及び図15を参照して、本発明による近接場探針の構造について説明する。
図14は、本発明による近接場探針の構造を示す断面図であり、図15は、本発明による近接場探針の平面図で、図14は、図15のA−A線の断面図である。
First, the structure of a near-field probe according to the present invention will be described with reference to FIGS.
14 is a cross-sectional view showing the structure of the near-field probe according to the present invention, FIG. 15 is a plan view of the near-field probe according to the present invention, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is.
図14において、下部シリコン層10と、接合酸化層パターン12及び上部シリコン層パターン16aで構成されたSOI基板18の複数の区分領域52に、近接場探針100が複数形成されている。区分領域52内に形成される近接場探針100は、SOI基板18を構成するシリコン層50(下部シリコン層や上部シリコン層)に連結されている。ダイアモンドトップや切断道具を使用して、シリコン層50を切断して個別に近接場探針100が設けられる。
In FIG. 14, a plurality of near-
近接場探針100は、カンチレバーアーム支持部62と、このカンチレバーアーム支持部62に支持されるカンチレバーアーム64とから形成されるカンチレバー部66を備えている。符号68は、SOI基板18の一部分が除去された分離部を示している。
The near-
再び、図14において、本発明の近接場探針100は、SOI基板18の下部シリコン層10から形成され、この下部シリコン層10の一側に貫通ホール34を有するカンチレバーアーム支持部62と、このカンチレバーアーム支持部62に支持されて、貫通ホール34に対応するように設けられるカンチレバーアーム64とに大別される。このカンチレバーアーム64は、貫通ホール34に対応してチップ38及びアパーチュア40を備えている。また、カンチレバーアーム64は、カンチレバーアーム支持部62を構成するSOI基板18の下部シリコン層10の上面で支持されている。
Referring again to FIG. 14, the near-
より詳細に、カンチレバーアーム64は、カンチレバーアーム支持部62を構成するSOI基板18の下部シリコン層10の上面に支持されつつ、貫通ホール34より小さなホール36を有するSOI基板18の接合酸化層パターン12と、上部シリコン層パターン16aと、この上部シリコン層パターン16a上に、ホール36に合せて先端部にアパーチュア40を有するチップ38を備えるシリコン酸化層パターン26aと、このシリコン酸化層パターン26a上に、アパーチュア40を埋め込めずに形成された透光防止層42とから形成されている。チップ38は、円錐形または放物線形に構成されている。このチップ38の形態を円錐形や放物線形に構成する理由は、透光率を向上させるためである。透光防止層42は、金属層で構成されている。
More specifically, the
また、本発明の近接場探針100は、符号46で示しているように、下方から上方に光が進行し、チップ38がSOI基板18の上側、すなわち、上部に向かうように構成されている。このようにチップ38が、SOI基板18の上側に向う場合、チップ38が測定しようとする試料との衝突を防止できる長所を有している。さらに、本発明は、以下に説明するような製造工程を通じて、アパーチュア40が形成されたチップの製造工程と、チップ38を備えるカンチレバーアーム64の製造工程とを容易に結合できる。
Further, the near-
以下に、本発明による近接場探針の製造方法について説明する。
図1乃至図14は、本発明による近接場探針の製造方法を説明するための断面図である。図1乃至図14は、図15のA−A線の断面図である。図1乃至図14は、図15のSOI基板18上に形成される近接場探針100のうち一つの近接場探針100の製造方法を説明するものである。そして、図1乃至図14は、チップ38を一つだけ形成することを例としているが、一つの近接場探針内に複数のチップを形成しても構わない。
Below, the manufacturing method of the near field probe by this invention is demonstrated.
1 to 14 are cross-sectional views for explaining a manufacturing method of a near-field probe according to the present invention. 1 to 14 are cross-sectional views taken along line AA in FIG. FIGS. 1 to 14 illustrate a method for manufacturing one of the near-
まず、図1及び図2において、下部シリコン層10上に、第1ホール14を有する接合酸化層パターン12を形成する。第1ホール14は、後工程で近接場探針のチップを形成するためにあらかじめ形成するものである。次いで、第1ホール14は、200μm乃至600μm厚さの下部シリコン層10上に、熱酸化蒸着法で接合酸化層を0.5μm乃至2μm厚さに形成した後、写真エッチング工程を通じてエッチングして、パターニングすることによって形成する。
First, in FIG. 1 and FIG. 2, a junction
次いで、第1ホール14及び接合酸化層パターン12上に、7μm乃至20μm厚さの上部シリコン層16を接合させる。これにより、下部シリコン層10と、第1ホール14を有する接合酸化層パターン12と、上部シリコン層16とでSOI基板18が完成される。このように図1及び図2は、SOI基板18を製造する前に、接合酸化層に後工程でチップ形成を容易にするために、必要な第1ホール14をあらかじめ形成する工程である。
Next, an
次に、図3において、SOI基板18の上部シリコン層16及び下部シリコン層10上に、第1シリコン窒化層20を、200nm乃至300nm厚さに形成する。すなわち、SOI基板18の表面及び背面にシリコン窒化層20を形成する。
Next, in FIG. 3, a first
次いで、SOI基板18の上部シリコン層16上に形成されたシリコン窒化層20を、写真エッチング工程でパターニングし、ドライエッチング方法でエッチングして、シリコン窒化層パターン22を形成する。シリコン窒化層パターン22は、後工程でエッチングマスク層の役割を行う。シリコン窒化層パターン22は、後工程でチップを形成するために、必要な第1ホール14の上部にアラインされるように形成する。
Next, the
次に、図4において、シリコン窒化層パターン22を、エッチングマスクを用いて、SOI基板18を構成する上部シリコン層16を等方的にエッチングして、円錐形のチップ構造物24を形成する。上部シリコン層16の等方的エッチングは、フッ酸、硝酸、及び酢酸の混合溶液を利用したウェットエッチング法を利用するか、SF6ガス雰囲気でRIE(Reactive Ion Etch)装備を利用したドライエッチング法を利用する。この図4においては、SOI基板18を構成する上部シリコン層16を等方エッチングする時、シリコン窒化層パターン22の下部にアンダーカット23が発生する。
Next, in FIG. 4, the silicon
これにより、等方エッチング時に、シリコン窒化層パターン22と上部シリコン層16との接合面の幅W1を、ミクロン(μm)以下に調節しつつ、円錐形のチップ構造物24が形成される。特に、SOI基板18を構成する上部シリコン層16のエッチング時間やエッチング条件などを調節する場合に、チップ構造物24を円錐形や放物線形に自由に形成できる。
As a result, during isotropic etching, the
次に、図5において、チップ構造物24を含むSOI基板18の上部シリコン層16を酸化させて、所定の厚さ500nm乃至800nmの厚さにシリコン酸化層26を形成する。換言すれば、チップ構造物24の外部表面及び上部シリコン層16上に、シリコン酸化層26を形成する。これにより、チップ構造物24の外部表面上に放物線形や円錐形にシリコン酸化層26が形成される。
Next, in FIG. 5, the
特に、SOI基板18の上部シリコン層16を酸化させてシリコン酸化層26を形成する時に、シリコン窒化層パターン22と接する上部シリコン層16の幅W2が、100nm以下、望ましくは、10nm乃至100nmに形成する。シリコン窒化層パターン22と接する上部シリコン層16部分は、後で近接場探針のチップが形成されるホールになる部分であり、幅が近接場走査光学顕微鏡の分解能や、近接場光情報保存装置の保存密度に大きい影響を与える。
In particular, when forming the
次に、図6において、SOIシリコン基板18の背面に形成されたシリコン窒化層20及びSOIシリコン基板18の上面に形成されたシリコン窒化層パターン22を、燐酸溶液を利用して、ウェットエッチングで除去する。次いで、シリコン酸化層26上に、カンチレバー形成用マスクパターン28を形成する。カンチレバー形成用マスクパターン28は、写真工程を利用してフォトレジストパターンに形成する。カンチレバー形成用マスクパターン28は、SOI基板18のカンチレバー部66にのみ形成される。このカンチレバー部66以外のSOI基板18は、分離部68となる。
Next, in FIG. 6, the
次に、図7において、カンチレバー形成用マスクパターン28を利用して、シリコン酸化層26及び上部シリコン層16をエッチングして、カンチレバーアーム64を構成するシリコン酸化層パターン26aと、上部シリコン層パターン16aを形成する。シリコン酸化層パターン26a及び上部シリコン層パターン16aが、カンチレバーアーム64に形成される。
Next, in FIG. 7, the
次に、図8において、カンチレバー形成用マスクパターン28を除去した後、SOI基板18の背面、すなわち、下部シリコン層10の背面のカンチレバーアーム支持部62に、エッチングマスク層パターン30を形成する。このエッチングマスク層パターン30は、シリコン酸化層パターンで形成する。エッチングマスク層パターン30は、チップ構造物24に対応しない下部シリコン層10の背面に、シリコン酸化層を2μm乃至4μm厚さに形成した後、写真エッチング工程でパターニングして形成する。エッチングマスク層パターン30は、両面露光装置を利用した写真工程及びエッチング工程を利用して形成する。
Next, in FIG. 8, after removing the cantilever forming
特に、エッチングマスク層パターン30が形成された部分は、後続工程でカンチレバーアーム64を支持するカンチレバーアーム支持部62になる部分である。そして、カンチレバー部66のうち、カンチレバーアーム支持部62を除外した部分は、後続工程でチップ38及びアパーチュア40が形成されて、カンチレバーアーム64になる部分である。
In particular, the portion where the etching
次に、図9において、シリコン酸化層パターン26a上にカンチレバーアーム保護用パターン32を形成する。このカンチレバーアーム保護用パターン32は、上部シリコン層パターン16a及びシリコン酸化層パターン26aが形成されたSOI基板18の全面にフォトレジスト膜(図示せず)を形成した後、パターニングして形成する。
Next, in FIG. 9, a cantilever
次に、図10にいて、エッチングマスク層パターン30を、エッチングマスクを用いて、下部シリコン層10をエッチングして、SOI基板18を構成する接合酸化層パターン12を露出する貫通ホール34を形成する。下部シリコン層10のエッチング時に、接合酸化層パターン12までのみエッチングする。
Next, in FIG. 10, the
次に、図11において、接合酸化層パターン12を、エッチングマスクを用いて、第1ホール14上のチップ構造物24内の上部シリコン層パターン16aをエッチングして、第2ホール36を形成する。この第2ホール36の形成時、チップ構造物24以外の上部シリコン層パターン16aは、接合酸化層パターン12によって保護される。そして、チップ構造物24内の上部シリコン層パターン16aをエッチングすることによって、円錐形や放物線形に、先端部にアパーチュア40が形成されたチップ38が形成される。アパーチュア40は、SOI基板の上側に突き出て形成される。
Next, in FIG. 11, the upper
次に、図12において、分離部68に形成された接合酸化層パターン12を除去する。このようになれば、カンチレバーアーム支持部62及びカンチレバーアーム64で構成されたカンチレバー部66のみが残る。カンチレバーアーム64には、カンチレバーを構成する接合酸化層パターン12と、上部シリコン層パターン16aと、シリコン酸化層パターン26aが形成される。
Next, in FIG. 12, the bonding
次に、図13及び図14において、カンチレバー保護用パターン32を除去する。次いで、シリコン酸化層パターン26a上に、アパーチュア40を埋め込めずに、光の透過を防止するための透光防止層42を形成する。この透光防止層42は、光の透過を防止するための物質として、アルミニウム(Al)または金(Au)などのような金属を利用して形成する。これにより、カンチレバーアーム支持部62に支持されてカンチレバーアーム64を備えた近接場探針100が完成する。
Next, in FIGS. 13 and 14, the
カンチレバーアーム64は、接合酸化層パターン12と、上部シリコン層パターン16aと、チップ38にアパーチュア40を有するシリコン酸化層パターン26a及びシリコン酸化層パターン26a上に形成された透光防止層42とで構成されている。以上のように本発明は、SOI基板を利用してアパーチュアが形成されたチップの製造工程と、チップを備えるカンチレバーアームの製造工程とを容易に結合して近接場探針を製造できる。
The
本発明は、SOI基板を用いた近接場探針及びその製造方法に関し、近接場走査光学顕微鏡や近接場光情報保存装置に好適に用いられる。チップがSOI基板の上側、すなわち、上部を向かうように構成して、チップが測定しようとする試料との衝突を防止できる。 The present invention relates to a near-field probe using an SOI substrate and a manufacturing method thereof, and is preferably used for a near-field scanning optical microscope and a near-field light information storage device. It is possible to prevent the chip from colliding with the sample to be measured by configuring the chip so as to face the upper side, that is, the upper side of the SOI substrate.
10 下部シリコン層
12 接合酸化層パターン
14 第1ホール
16 上部シリコン層
16a 上部シリコン層パターン
18 SOI基板
20 シリコン窒化層
22 シリコン窒化層パターン
23 アンダーカット
26 シリコン酸化層
26a シリコン酸化層パターン
28 カンチレバー形成用マスクパターン
30 エッチングマスク層パターン
32 カンチレバーアーム保護用パターン
34 貫通ホール
36 第2ホール
38 チップ
40 アパーチュア
42 透光防止層
46 近接場探針
62 カンチレバーアーム支持部
64 カンチレバーアーム
66 カンチレバー部
68 分離部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記下部シリコン層の上面に支持されつつ、前記貫通ホールより小さなホールをいずれも有するSOI基板の接合酸化層パターン及び上部シリコン層パターンと、該上部シリコン層パターン上に前記ホールに合せて先端部にアパーチュアを有するチップを備えるシリコン酸化層パターンと、該シリコン酸化層パターン上に前記アパーチュアを埋め込めずに形成された透光防止層とから形成されるカンチレバーアームと
を備えたことを特徴とする近接場探針。 A cantilever arm support formed of a lower silicon layer of an SOI substrate and having a through hole on one side of the lower silicon layer;
A bonded oxide layer pattern and an upper silicon layer pattern of an SOI substrate, both of which are supported on the upper surface of the lower silicon layer and have holes smaller than the through-holes, and on the upper end of the upper silicon layer pattern in accordance with the holes. A near-field comprising: a silicon oxide layer pattern including a chip having an aperture; and a cantilever arm formed from a light-transmitting prevention layer formed without embedding the aperture on the silicon oxide layer pattern. Probe.
前記第1ホール及び前記接合酸化層パターン上に上部シリコン層を形成してSOI基板を完成する工程と、
前記第1ホールの上部に形成された前記上部シリコン層にチップ構造物を形成する工程と、
前記チップ構造物の外部表面及び上部シリコン層上にカンチレバーアームを構成するシリコン酸化層パターン及び上部シリコン層パターンを順次に形成する工程と、
カンチレバーアーム支持部を構成する前記下部シリコン層の背面にエッチングマスク層パターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク層パターンをエッチングマスクを用いて、前記下部シリコン層及び前記第1ホール上の前記チップ構造物内の前記上部シリコン層パターンをエッチングして、前記接合酸化層パターンを露出する貫通ホールと、該貫通ホールより小さな第2ホール内で先端部にアパーチュアを有するチップとを形成する工程と、
前記アパーチュアを埋め込めずに、前記シリコン酸化層パターン上に透光防止層を形成する工程とを含み、
前記下部シリコン層の上面に支持されつつ、前記貫通ホールより小さな第2ホールをいずれも有する前記上部シリコン層パターン及び前記接合酸化層パターンと、前記第2ホールに合せて先端部にアパーチュアを有するチップを備える前記シリコン酸化層パターン及び前記透光防止層から形成される前記カンチレバーアームを形成することを特徴とする近接場探針の製造方法。 Forming a junction oxide layer pattern having a first hole on the lower silicon layer;
Forming an upper silicon layer on the first hole and the junction oxide layer pattern to complete an SOI substrate;
Forming a chip structure on the upper silicon layer formed on the first hole;
Sequentially forming a silicon oxide layer pattern and an upper silicon layer pattern constituting a cantilever arm on an outer surface and an upper silicon layer of the chip structure;
Forming an etching mask layer pattern on the back surface of the lower silicon layer constituting the cantilever arm support;
Using the etching mask layer pattern as an etching mask, etching the upper silicon layer pattern in the chip structure on the lower silicon layer and the first hole to expose the junction oxide layer pattern; Forming a chip having an aperture at the tip in a second hole smaller than the through hole;
Forming a light transmission preventing layer on the silicon oxide layer pattern without embedding the aperture,
The upper silicon layer pattern and the junction oxide layer pattern, both of which are supported on the upper surface of the lower silicon layer and have a second hole smaller than the through-hole, and a tip having an aperture at the tip in accordance with the second hole And forming the cantilever arm formed from the silicon oxide layer pattern and the light transmission preventing layer.
前記上部シリコン層の一部分にシリコン窒化層パターンを形成し、該シリコン窒化層パターンをマスクとして、前記上部シリコン層をウェットエッチングして、円錐形や放物線形に形成することを特徴とする請求項4に記載の近接場探針の製造方法。 The chip structure is
5. The silicon nitride layer pattern is formed on a portion of the upper silicon layer, and the upper silicon layer is wet-etched using the silicon nitride layer pattern as a mask to form a conical shape or a parabolic shape. The manufacturing method of the near-field probe as described in 2.
前記チップ構造物を有する前記上部シリコン層を酸化させて、前記チップ構造物の外部表面及び前記上部シリコン層上にシリコン酸化層を形成し、該シリコン酸化層及び前記上部シリコン層をパターニングして形成することを特徴とする請求項5に記載の近接場探針の製造方法。 The silicon oxide layer pattern and the upper silicon layer pattern constituting the cantilever arm are:
Forming by oxidizing the upper silicon layer having the chip structure to form a silicon oxide layer on the outer surface of the chip structure and the upper silicon layer, and patterning the silicon oxide layer and the upper silicon layer The method for manufacturing a near-field probe according to claim 5, wherein:
前記エッチングマスク層パターンを、エッチングマスクを用いて、前記下部シリコン層をエッチングして、前記接合酸化層パターンを露出する前記貫通ホールを形成し、前記接合酸化層パターンを、エッチングマスクを用いて、前記第1ホール上の前記チップ構造物内の上部シリコン層パターンをエッチングして得られることを特徴とする請求項9に記載の近接場探針の製造方法。 The through hole, the second hole and the chip are formed as follows:
The etching mask layer pattern is etched using the etching mask, the lower silicon layer is etched to form the through hole exposing the bonding oxide layer pattern, and the bonding oxide layer pattern is etched using the etching mask. The method of manufacturing a near-field probe according to claim 9, wherein the method is obtained by etching an upper silicon layer pattern in the chip structure on the first hole.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20050118779 | 2005-12-07 | ||
KR1020060085823A KR100753841B1 (en) | 2005-12-07 | 2006-09-06 | Near-field optical probe based on SOI substrate and fabrication method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007155742A JP2007155742A (en) | 2007-06-21 |
JP4271703B2 true JP4271703B2 (en) | 2009-06-03 |
Family
ID=38119341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006330733A Expired - Fee Related JP4271703B2 (en) | 2005-12-07 | 2006-12-07 | Near-field probe using SOI substrate and manufacturing method thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7550311B2 (en) |
JP (1) | JP4271703B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080006911A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | 전자부품연구원 | Afm cantilever and method for manufacturing the same |
WO2009076255A2 (en) | 2007-12-06 | 2009-06-18 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles and methods for making same |
US9038269B2 (en) * | 2013-04-02 | 2015-05-26 | Xerox Corporation | Printhead with nanotips for nanoscale printing and manufacturing |
CN107621552B (en) * | 2016-07-15 | 2020-10-02 | 中国科学院理化技术研究所 | Polarization modulation scanning near-field optical microscope system device based on cantilever type round hole probe |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04258175A (en) * | 1991-02-12 | 1992-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of silicon semiconductor acceleration sensor |
US5666190A (en) * | 1994-04-12 | 1997-09-09 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University | Method of performing lithography using cantilever array |
KR100499029B1 (en) | 2002-10-22 | 2005-07-01 | 한국전자통신연구원 | Structure of cantilever type near field probe capable of applying to head in optical data storage and fabrication Method thereof |
KR100566810B1 (en) | 2004-04-20 | 2006-04-03 | 한국전자통신연구원 | Method of manufacturing a near-field optical probe |
-
2006
- 2006-12-05 US US11/633,820 patent/US7550311B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-07 JP JP2006330733A patent/JP4271703B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-05-14 US US12/465,765 patent/US7871530B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20070128854A1 (en) | 2007-06-07 |
JP2007155742A (en) | 2007-06-21 |
US7871530B2 (en) | 2011-01-18 |
US20090218648A1 (en) | 2009-09-03 |
US7550311B2 (en) | 2009-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3524343B2 (en) | Method for forming minute opening, projection having minute opening, probe or multi-probe using the same, surface observation apparatus, exposure apparatus, and information processing apparatus using the probe | |
US6891151B2 (en) | Probe with hollow waveguide and method for producing the same | |
JPH1166650A (en) | Manufacture of protrusion having fine aperture, protrusion having fine aperture and probe or multiprobe therewith | |
JPH0422809A (en) | Probe for interatomic power microscope and its manufacture | |
JP4271703B2 (en) | Near-field probe using SOI substrate and manufacturing method thereof | |
US8857247B2 (en) | Probe for a scanning probe microscope and method of manufacture | |
JP3572066B2 (en) | Cantilever type near-field probe structure and manufacturing method thereof | |
US6730988B2 (en) | Method of fabrication to sharpen corners of Y-branches in integrated optical components and other micro-devices | |
US7393713B2 (en) | Method of fabricating near field optical probe | |
JPH08262040A (en) | Afm cantilever | |
JP3599880B2 (en) | Cantilever tip | |
US6689545B2 (en) | Method of fabricating near-field light-generating element | |
KR100753841B1 (en) | Near-field optical probe based on SOI substrate and fabrication method thereof | |
JP4169270B2 (en) | Near-field optical probe and manufacturing method thereof | |
JP2001255253A (en) | Manufacturing method of near-field light generation element | |
KR100744565B1 (en) | Near-field optical probe based on silicon nitride layer and fabrication method thereof | |
JPH05299015A (en) | Manufacture of cantilever for scanning type probe microscope | |
JPH11271347A (en) | Cantilever for scanning type probe microscope and its manufacture | |
JP4535706B2 (en) | Cantilever for scanning probe microscope and manufacturing method thereof | |
KR100722555B1 (en) | Method for manufacturing multifunctional scanning probe with aperture and tip of nano scale | |
JP2001004521A (en) | Cantilever for scanning probe microscope and production thereof | |
JP3577291B2 (en) | Manufacturing method of scanning probe | |
JP2004020349A (en) | Wave-guiding channel layer structure, manufacturing method for probe having the wave-guiding channel layer structure, probe having the wave-guiding channel layer structure, storage unit having the probe, surface observation unit, exposure unit, and manufacturing method for device | |
JPH08285868A (en) | Fabrication of cantilever for scanning probe microscope | |
JPH095337A (en) | Cantilever chip and its manufacture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090127 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090225 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |